五流梯形中间包结构优化

利用数值模拟和水模实验对南京钢厂五流小方坯连铸机梯形连铸中间包进行了结构优化研究.研究结果表明,原型中间包由于冲击区距3,4流距离过短,存在明显的短路流,各流间钢水分配及响应时间等差别较大,死区体积分率高,平均高达44.5%.采用湍流控制器+围墙+导流坝组合控流装置后,3流和4流的响应时间明显增加,分别增加到11和13 s,各流流动特性趋于一致,平均死区体积减小至29.1%.研究结果有利于促进连铸生产顺行和铸坯质量的提高.     

底吹气中间包内钢液流动混合特性

为改善连铸板坯质量,通过水力学模拟研究了底吹气中间包内钢液的流动和混合特性.物理模拟结果表明,底吹气可以显著改善中间包内钢水流动特性,延长钢水在中间包内的停留时间,提高中间包内钢水的混合程度,减少死区体积,有利于夹杂物去除.吹气量为0.25 m3/h时,可以得到最佳的底吹气效果.     

双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究

螺旋折流板换热器中壳程的流动方式与单弓形结构下具有很大的差别,在采用扇形板拼接而成的螺旋折流板结构中采用双螺旋结构来布置更多的折流板,减少流体在扇形板拼接处的漏流,使壳程流体流动更接近于平推流.分别以重柴油和水作为壳程介质,对普通螺旋折流板以及双螺旋结构螺旋折流板的传热性能、阻力性能进行试验研究,发现双螺旋结构在相同Re时,阻力提高9.9%和6.15%,Nu提高14.12%和11.72%,同时可以增大单位压降的Nu.     

电磁制动对连铸器内钢水流场的影响及表面检测

采用数值模拟与钢水表面插钉法,对电磁制动条件下薄板坯连铸结晶器内钢水流动进行研究,分析了不同磁场强度对结晶器内钢水流动及弯月面波动的影响.模拟结果表明,电磁制动能够明显抑制高速流动的钢水,减小对结晶器窄面的冲击及钢水表面卷渣的影响,磁场电流强度由180A增加到284A时,钢水表面速度最大值由无电磁制动的0.85m/s分别降低至0.5,0.16m/s.插钉法可作为一种经济有效的方法检测钢水表面速度,且测量值与模拟结果比较吻合.通过合理控制磁场电流强度约260A可以优化结晶器内钢水流动,进而改善铸坯质量.     

中间包控流装置优化的水模实验

通过对某厂连铸中间包进行控流装置优化的水模实验,发现原中间包结构造成钢水在中间罐内的停留时间短和活塞流体积小、死区体积大,不利于钢中非金属夹杂物上浮。采用结构合理的控制装置能够改善罐内流体的流动特性。     

基于Moldflow软件的型腔各异模具流动平衡优化

采用Moldflow6.1的填充分析模块和流道平衡模块,分析型腔各异模具的不平衡流动。发现优化流道截面尺寸,流动不平衡率仅从28.16%降为20.88%,而同时调整型腔布局和优化流道截面尺寸,能将流动不平衡率从28.16%降为1.16%。结果表明,当熔体流动不平衡率较大时,应首先考虑调整型腔布局,再结合调整流道截面尺寸、浇口等因素使之达到流动平衡;型腔布局对熔体的平衡流动起着重要作用。     

模铸用高铝质流钢砖的显微结构分析

选取市场上模铸用高铝质流钢砖与用后残砖作为研究对象,通过检测不同高铝质流钢砖的理化性能,对比其使用前后的显微结构变化,进一步探讨模铸过程中高铝质流钢砖的显微结构对钢铁产品质量的影响。结果表明:由于显气孔率较大、结构比较疏松、烧结不致密等特性,高铝质流钢砖在经受钢水冲刷时,钢水容易渗透至高铝质流钢砖内部,加速其损毁;其次,高铝质流钢砖与钢水发生物理化学反应后在其表面生成低熔点物,使钢水中产生夹杂物,影响钢铁产品的质量。     

内置管束布置对换热器内固体颗粒流动的影响

换热器内设的水平换热管束是影响换热器内固体颗粒流动均匀性的重要因素,基于离散单元法构建了内置横管式固体颗粒换热器的流动计算模型,研究了管束排列方式和水平管间距对换热器内固体颗粒流动的影响。结果表明,颗粒流过错排管束的均匀性优于顺排管束,颗粒层的形变和停留时间波动性均较小,颗粒流动不均匀度为0.00721,比顺排管束的减少了42.3%,错排管束的颗粒停留时间标准偏差为0.029,比顺排管束的减少了39.1%。当颗粒流过错排管束时,随着水平管间距的减小,颗粒层的形变和停留时间波动性均增大,颗粒流动均匀性显著恶化,颗粒流动不均匀度由0.00721增大到0.00996,增大38.1%,颗粒停留时间标准偏差由0.029增大到0.039,增大33.8%,剪切区内颗粒速度差异增大,颗粒平均速度梯度由5.97×10^-4s^-1增大到7.85×10^-4s^-1,增大了31.4%。     

多流中间包内流体流动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明.不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

多流中间包内流体浪动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明,不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

5流连铸中间包流场温场数学模拟

采用数学模拟方法,研究了5流连铸中间包采用不同导流隔墙的钢液流场温场. 模拟结果表明,采用原导流隔墙的中间包,钢液从导流孔流出后,直接流到中间包水口,在第一流水口上方存在大的死区,钢液温度分布不均匀,高温区和低温区温度相差10.7℃,各水口的钢液温度相差4℃. 采用改进的导流隔墙,钢液流出导流孔后,大部分钢液在中间包上部流动,钢液的流动路径增加,死区体积变小,钢液温度分布比较均匀,中间包各流水口之间的温度相同.     

异钢种连浇交接坯长度与位置预测模型

以重钢1#板坯连铸机为对象,通过水力学物理模拟研究了通钢量和中间包余钢量与铸坯长度方向无量纲浓度的关系. 结果表明,增大通钢量和降低余钢量都会减小交接坯长度,在重钢浇注条件允许的最大通钢量及余钢量变化范围内,通钢量对同一时刻无量纲浓度影响的最大差为21%,余钢量不同产生的最大差为73%,说明余钢量对交接坯长度影响更显著. 在水模实验基础上通过数学回归和插值法,建立了异钢种连浇过程铸坯交接坯位置和长度的预测模型,并通过实际交接坯取样分析对模型进行了修正. 修正模型预测结果与现场取样结果比较,预测精度达95%,高于相关文献水平.     

旋流中间包夹杂物碰撞去除的数值模拟

旋流中间包是在中间包注流区内设置旋流室，钢液经长水口从旋流室底部沿着切线方向流入中间包内，使重力势能转化为旋转动能，旋转的钢液促使夹杂物向旋流室中心聚集，促进夹杂物碰撞聚合长大。用ANSYS Fluent中的PBM模型模拟了夹杂物在旋流中间包内碰撞聚合长大，用DPM模型模拟不同粒径夹杂物的轨迹和去除率。结果表明，相同操作条件下，考虑夹杂物之间的碰撞聚合时，无旋流室中间包的夹杂物平均直径从3.93 μm增至4.25 μm，夹杂物去除率为40.07%；旋流中间包夹杂物的平均直径从3.93 μm增至4.35 μm，夹杂物去除率从30.09%提升至43.20%。旋流中间包对夹杂物的去除能力优于无旋流室中间包。     

中间包结构及包衬耐火材料对钢水清洁度的影响

通过中间包砌筑结构的变化,分析了钢水内不同级别的颗粒夹杂物上浮的机率;又通过中间包内渣层中示踪剂的变化,分析了包衬耐火材料在单炉钢水冲刷下的侵蚀量,从而定量判定了中间包结构及包衬耐火材料侵蚀对钢水清洁度的影响程度。     

钙质中间包覆盖剂的研制与应用

通过添加适当的稀释剂、引气剂和保气剂 ,优化覆盖剂的组成、粘度、熔化温度和熔化速度 ,研制出的钙质中间包覆盖剂自由碳含量低 ,在使用过程中粉尘少、不结壳、不挂渣 ,铺展性能和保温效果好。使用该覆盖剂后 ,中间包渣中SiO2 、Al2 O3、S、MnO的含量大幅度增加 ,说明该覆盖剂对钢液中的SiO2 、Al2 O3、S、MnO等夹杂物具有极强的吸附作用 ,可起到净化钢水、提高钢坯质量的冶金效果     

中间包涂料用磷酸盐作结合剂的讨论

从中间包浇钢时所处条件，钢液从磷酸盐结合的涂料中可能吸收的磷的量级，讨论了中间包涂料采用磷酸盐做结合剂是否适宜的问题。     

中间包涂料对钢液洁净度的影响

实验研究了镁质、氧化铝质和镁钙质三种中间包内衬涂料与钢水反应,考察了其对钢中T.O, T.N及Al, Ti, Si, Mn含量、夹杂物组成、数量和尺寸分布的影响,并分析了钢水在钢/涂层界面对涂层的渗透和侵蚀程度. 结果表明,在1550℃下,相比于镁质涂料和氧化铝涂料,镁钙质涂料能对钢液T.O和成分有更好的控制,终点氧含量在8.5′10-5,对钢液的二次氧化很少,并有利于细小夹杂物的形成,其中<1 mm夹杂物占98.13%;钢中首先是Al, Ti被氧化,之后是Si, Mn被氧化;氧化铝涂料被损坏的机理主要是冲刷脱落,镁质和镁钙质涂料的损坏则以渗透侵蚀为主. 镁钙质涂料对钢液的二次污染小,有利于洁净钢的生产.     

连铸中间包定径水口快速更换与中间包长寿技术

介绍了连铸中间包定径水口快速更换与中间包长寿技术。两年多的生产应用结果表明 :1)采用该技术后 ,中间包寿命最高达 147炉 ,单中间包连拉时间大幅度提高 ,钢坯合格率提高 (敞开浇铸时为 99.99%,保护浇铸时为 99.98%) ,合格坯收得率也由过去的 98%以下提高到 99.75 %以上 ,劳动强度和生产用材料的单耗显著降低 ;2 )塞棒控制系统的取消 ,不仅降低了消耗 ,也消除了塞棒对钢水的污染 ;3)连铸起步次数的减少 ,使结晶器铜管和引锭杆的使用寿命提高了 2～ 3倍 ;4 ) 2 0 0 0年 ,莱钢炼钢厂采用保护浇铸条件下定径水口快速更换技术和中间包长寿技术 ,降低成本 2 4 0 0万元。     

镁质挡渣墙的研制、生产与应用

以高纯烧结镁砂和电熔镁砂为主要原料研制出了具有良好物理性能、施工性能、抗爆裂性能和使用性能的挡渣墙用镁质浇注料。探讨了养护温度、养护时间和环境湿度对坯体性能的影响。在某钢厂 4 8t中间包中的实际使用结果表明 ,镁质挡渣墙对钢水中CaO、SiO2 和A2 O3夹杂物具有明显的吸附作用     

中间包水模型数据的流出百分比分析方法

针对已有停留时间分布曲线或F曲线分析方法在归一化过程中,将单流中间包流出百分比或多流中间包中各流流出百分比之和限定为100%,将示踪剂流出总量信息掩盖,导致结果不精确的问题,本工作提出了流出百分比的分析方法,通过计算可以将物理实验结果转化为各流实时的流出百分比曲线。以流出百分比曲线为基础,计算得到时间加权平均方差和剩余示踪剂百分比,并以此对单流、四流中间包水模型实验结果进行分析。结果表明,采用流出百分比方法能对实验结果进行校对,进一步验证实验的可重复性。同时可对比双挡墙和U型挡墙控制装置设置下,四流中间包监测时间终点流出百分比差异及两倍理论停留时间时刻的死区比例大小。并可直观对比多流中间包不同挡墙下各流的一致性,及在单流堵塞后示踪剂在其他各流的分配及一致性。